[发明专利]一种无约束轻量化柔性电热气动致动器及柔性夹爪

权利要求书

1.一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：包括依次叠置的第一弹性层(1)、储液层(2)、第一限制层(3)、加热层(4)和第二限制层(5)；第一弹性层(1)与储液层(2)相对侧面的边缘处密封连接；所述储液层(2)中吸附有转换液；转换液的沸点为30℃～50℃；当转换液气化时，在第一弹性层(1)与储液层(2)之间形成膨胀气腔(7)；第一限制层(3)和第二限制层(5)限制制动器的长度和宽度发生变化；膨胀气腔(7)胀大使得致动器发生弯曲。

2.根据权利要求1所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：还包括第二弹性层(6)；第二弹性层(6)设置在第二限制层(5)远离加热层(4)的一侧；第一弹性层(1)和第二弹性层(6)的材质均为硅胶；第一弹性层(1)的杨氏模量小于第二弹性层(6)的杨氏模量。

3.根据权利要求1所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：所述的加热层采用电热丝。

4.根据权利要求1所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：所述第一弹性层(1)的两条长度边缘上均设置有限制条(1-2)；两个限制条(1-2)相互对称，且两个限制条(1-2)的中部之间的间距小于两个限制条(1-2)的端部之间的间距。

5.根据权利要求1所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：所述储液层(2)采用吸附有转换液的多孔纳米纤维垫。

6.根据权利要求5所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：所述的多孔纳米纤维垫由聚丙烯腈和N,N-二甲基甲酰胺通过静电纺丝制成。

7.根据权利要求1所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：所述的转换液优选Novec 7000溶液。

8.根据权利要求1所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：储液层(2)、第一限制层(3)和第二限制层(5)长宽尺寸相同，且小于第一弹性层(1)和第二弹性层(6)的长宽尺寸；第一弹性层(1)与第二弹性层(6)的相对侧面边缘处连接在一起。

9.根据权利要求1所述的一种无约束轻量化柔性电热气动致动器，其特征在于：制备过程包括以下步骤：

步骤一、将聚丙烯腈溶液溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，形成聚合物溶液；将聚合物溶液加入点胶机(11)中；点胶机(11)输出聚合物丝，聚合物丝落在转动的滚筒收集器(12)上；将滚筒收集器(12)上形成筒状聚合物层取下并裁剪后滴入转换液，形成储液层(2)；

步骤二、利用模具固化硅胶，并在固化过程中在两侧加入限制条，形成第一弹性层(1)

步骤三、将第一弹性层(1)、储液层(2)、第一限制层(3)、加热层(4)、第二限制层(5)依次粘接在一起；

步骤四、利用模具在第二限制层(5)远离加热层(4)一侧固化成型第二弹性层(6)。

10.一种柔性夹爪，其特征在于：包括基座(10)和多个如权利要求1-9中任意一条所述的无约束轻量化柔性电热气动致动器；三个致动器的内端均与基座(10)固定，并沿着基座(10)中心轴线的周向均布；三个致动器中的第一弹性层(1)均朝向远离基座(10)中心轴线的一侧。